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可変マイクロ波にマイクロコムインジェクトパルスレーザ

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November, 25, 2020, Lausanne--光周波数コムは、マイクロ波ドメインの周波数を高純度レーザ発光にリンクし、時間管理と計測に前例のない精度を生み出す。EPFL研究チームは、可変低雑音マイクロ波信号を生成した。これは、可変マイクロ波機器と2つのコンパクトな光周波数コムとで構築した。

低雑音マイクロ波信号は、高速テレコムや超高速データ処理など多くのアプリケーションで極めて重要である。従来、そのような信号は、大きくて繊細なマイクロ波発振器で生成される。これは戸外アプリケーションには適さない。しかし最近では、物理学者が可能な代替を研究している。光マイクロ共振器周波数コムを使う高品質マイクロ波生成である。

レーザ領域の高い光周波数とスペクトル純度を利用することで、光マイクロ共振器は低雑音マイクロ波をコンパクトで効率的な方法で生成できる。しかし、マイクロ共振器は通常、非常に限られた周波数可変でマイクロ波を生成できるだけである。理由は、マイクロ波周波数が共振器サイズ依存だからである。それ自体は高い可変性はない。

Science AdvancesでEPFLのTobias Kippenbergラボ、Trinity College Dublin (TCD),およびDublin City University (DCU)の研究チームは、単一の光マイクロ波共振器で可変低雑音マイクロ波を生成する新技術の開発を発表した。

そのアプローチでは、マイクロ波周波数コムをコンパクトなレーザに注入する。これによりその強度が市販のマイクロ波共振器で変調される。マイクロ共振器周波数コムで生成されるマイクロ波のサブハーモニック周波数を変調周波数が密接に従うようにすることで、チームは、周波数が大幅に変えられる新しいマイクロ波の生成に成功した。

加えて、新たに実現したマイクロ波は、マイクロ共振器周波数コム発振器や市販のマイクロ波発振器と比べて位相ノイズレベルが著しく低いことを示している。このメカニズムは、周波数分割と言い、光信号の周波数純度をマイクロドメインに伝えるために利用される。

開発技術により、異なるマイクロ波信号間のスペクトル純度移転が可能になる。「伝統的に、可変的に完全なマイクロ波周波数分割を実行することは簡単ではなかった」と研究リーダー、Dr Wenle Wengは説明している。「TCDとDCUの研究者が開発した高速変調半導体レーザにより、われわれは、低コストフォトディテクタと安価な制御系を実現できる」。その半導体レーザは、より高密度のスペクトル放射の第2周波数コムを生成する。これは、多くの分光アプリケーションで有用である。

概念実証実験設定のキーコンポーネントには、マイクロ共振器と半導体レーザが含まれており、これらは個別で、長いファイバにより接続されている。チームは、デバイスを集積し、先進的パッケージングに取り組んでいる。小型化と量産能力により、可変マイクロ波発振器とそのような周波数コムジェネレータは、現在増加中の可搬低雑音マイクロ波と周波数コムソース市場を変革できる。

(詳細は、https://actu.epfl.ch)